反光標線逆反射系數(shù)測量儀注意事項：
1、因為儀器的光源在電流作用下會有微量變化，為了測量數(shù)據(jù)準確。開機后對儀器預熱10分鐘。
2、儀器有三個指示燈對儀器電源進行監(jiān)測。綠燈亮表示電源工作正常，紅燈亮表示電源電壓低，這時需要對儀器充電。充電時，如果黃燈亮。表示電已充足?？梢赃M行測量。
3、本儀器隨帶一個充電器。充電時，儀器側面有一個充電開關。打開開關，指示燈點亮，表示已經(jīng)與內(nèi)部電源接通。這時接上充電器即可充電。充電時間一般在3-4小時。
4、每次測量結束后，一定將光門按鈕復位還原，并將儀器放入儀器箱中保存。防震、放水、放塵。注意保護標準板的清潔，不要損傷。
5、儀器長期不用時，須對儀器蓄電池進行充電維護，防止電池活度減弱。
6、當儀器光門開關未打開時，如按下測量按扭，這時也會出現(xiàn)數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)是儀器光源的監(jiān)測數(shù)據(jù)，與實際測量無關，請用戶注意。
7、儀器如果出現(xiàn)故障，請及時與供貨方聯(lián)系，千萬不要自行拆修，以免造成不必要的損傷。
相關設備混凝土彈性模量試模
反光標線逆反射系數(shù)測量儀操作步驟：
1、打開儀器電源開關（儀器面板處）。這時表頭數(shù)字為"000."表明儀器內(nèi)部電源已經(jīng)接通，如果指示不是"000."請用調(diào)零旋鈕調(diào)整為"000."。
2、打開儀器光門開關（儀器中間位置，旋鈕拉出與機箱約30mm處，切勿硬拉）并同時校準：本儀器隨帶一塊標準校正板，上面已注明校準數(shù)據(jù)。將儀器底部測量口放在標準板上面，（標準板有方向性，箭頭指向行車方向）按下測量旋鈕（儀器面板上的紅色按鈕）。這時儀器將有數(shù)據(jù)顯示。如果不是給定的效準值，請調(diào)整校準旋鈕，直到表頭數(shù)據(jù)顯示為標定值。
3、如果校準零點有變化，再校準一下，直到顯示正確為止。
4、校準調(diào)零操作完成后，將旋鈕鎖定。這時即可測量。
5、測量時，儀器放置在標線上并與行車方向*，按照反光標線測量技術要求，須選取五個點。將每個點的測量結果記錄，最后取算術平均值，即是標線的逆反光系數(shù)。
反光標線逆反射系數(shù)測量儀技術參數(shù)：
測量范圍： 0~1999 (單位：cd/lx/m?)
不確定度： <5%
觀察角： 1.05°
入射角： 88.76°
光源色溫： A光源 色溫2856K
接受器： V校正
適用環(huán)境溫度： -20°~ 50°
一次充電連續(xù)工作時間： 10小時
反光標線逆反射系數(shù)測量儀使用說明：
該設備是測量反光標線光學性能的專用儀器。本儀器是專用精密光學儀器。在使用中，應按使用步驟及要求進行測量。注意儀器的清潔，并防止震動。
反光標線逆反射系數(shù)測量儀執(zhí)行標準：
國家標準GB/T16311-2004《道路交通標線質(zhì)量要求和檢測方法》，
交通行業(yè)標準JT/T280-2004《路面標線涂料》都對反光標線夜間可見度的光學性能規(guī)定了技術指標，逆反射標線測量儀為控制施工質(zhì)量提供了測量儀器。
描述：
反光標線亮度，國際上用逆反射系數(shù)來表示，單位mcd/lx/m2。其物理意義是：在單位光照條件下，單位面積上產(chǎn)生的亮度值。將儀器置于被測標線的上面，該儀器以數(shù)字的形式顯示出逆反射系數(shù)值，它反映了行車條件下司機對標線反光亮度的客觀評價。該儀器由測量主機、電源、充電器、標準板組成。
特點：
1.能不分白天、夜間、野外、室內(nèi)，全天候測量；
2.儀器操作簡單，以直觀的數(shù)字顯示出逆反射系數(shù)值；
3.儀器配備一套標準板，采用數(shù)據(jù)傳遞方式進行標定，準確度高；
4.測量幾何條件為觀察角1.05°，入射角88.76°，符合國家標準《道路交通標準質(zhì)量要求和檢測方法》；
5.儀器體積小，重量輕，攜帶方便
逆反射標志測量儀特點：
●能不分白天、夜間、野外、室內(nèi)全天候測量。
●本儀器屬于無損檢測，對被測產(chǎn)品不造成損害。
●儀器顯示的數(shù)字為直讀的逆反射系統(tǒng)；單位cd/1x/m2。
●儀器配備一套物理性能穩(wěn)定的標準板，采用數(shù)據(jù)傳遞方式進行標定，準確度高。
●體積小，重量輕，便于攜帶或野外作業(yè)。
●測量幾何條件為觀察角0.2°，入射角4°，符合交通部行業(yè)標準。
參數(shù)：
●適用環(huán)境溫度： -20°~ 50°。
●一次充電連續(xù)工作時間： <10小時。
●相對濕度： 80%。
●外形尺寸： 500Í420Í180。
●重量： 8Kg。
●測量范圍： 0~1999。
●不確定度： <5% 。
●觀察角： 0.2°。
●入射角： -4°。
●光源色溫： 2856K。
●接受器： Vƒ校正。
簡介：
該儀器用于測量各種反光膜，反光布以及由這類材料制作的各種公路標志板光學性能的專用儀器。該儀器符合<<公路交通標志板技術條件>>（交通行業(yè)標準JT/T279-1995）的要求。該儀器2001年12月送交中國計量科學研究院測試，并獲取測試證書（證書編號GXpj2001-0008）2002年9月送交交通部公路工程檢測儀器計量檢定站檢定獲取校驗合格證書。本儀器為公路標志生產(chǎn)廠家，監(jiān)理公司、質(zhì)檢部門提供了必要的檢測工具，是衡量一個施工單位有無施工資質(zhì)的條件，是施工指導，現(xiàn)場檢測，完工驗收，質(zhì)量保證的必備儀器。在長期使用中，獲得用戶的好評。
高精度數(shù)字失真度測量儀的設計
引言
通信系統(tǒng)中采用的許多算法和技術都是在線性系統(tǒng)的前提下研究和設計的，一定頻率的信號通過這些網(wǎng)絡后，往往會產(chǎn)生新的頻率分量，稱之為該網(wǎng)絡的線性失真。失真度分析采取的常用方法有基波抑制法和諧波分析法兩種。
基波抑制法通常用在模擬失真度測量儀中，原理是采用具有頻率選擇性的無源網(wǎng)絡(如諧振電橋、雙T陷波網(wǎng)絡等)抑制基波，由信號總功率和抑制基波后的信號功率計算出失真度。理想的基波抑制器應完全濾除基波，又不衰減任何其他頻率。但實際上，基波抑制器對基波衰減抑制只能達到-60 dB～-80 dB，對諧波卻損耗0.5 dB～1.0 dB。這種方式的失真度儀的性能主要依賴于硬件設計，調(diào)試和校準工作煩瑣，一般只能實現(xiàn)固定1個或幾個頻率的失真度測量，其測量誤差隨著失真度降低而加大，并且隨著器件老化，電路的穩(wěn)定性和可靠性降低。
諧波分析法類似于頻譜分析，通常是借助數(shù)字方式的以FFF(快速傅里葉變換)為基礎的算法，或者采用模擬方式的選頻測量方法，從而獲得基波和各次諧波的功率，計算出失真度。模擬選頻方式的失真度分析儀性能高，但硬件電路復雜。數(shù)字方式的失真度分析對硬件的設計要求降低，其性能主要決定于A／D轉換的精度和數(shù)字信號處理算法。僅僅采用FFT來分析失真度是遠遠不夠的，因為測量精度與其運算量、存儲空間的大小和測量速度存在明顯的矛盾。 針對以上失真度測量方法的不足，本文以數(shù)字諧波分析法為基礎，提出了基于DFT(離散傅里葉變換)和過零檢測法的失真度分析算法，不僅可滿足高精度和任意頻率的測試需求，還可降低硬件設計復雜度。
1失真度算法研究
1.1算法分析
失真度定義為：
式中：u1，u2，…，uM分別為被測頻率的基頻、二次諧波、…、M次諧波分量的幅度有效值；E1，E2，…，EM為基頻和諧波分量的能量，一般M=5或7。
從失真度定義來分析，要測量信號的失真度，只須設法將被測信號的基波與諧波分離，分別測出它們各自的功率或電壓有效值，代入式(1)即可。
DFT在DSP中通常用于對平穩(wěn)信號的頻譜估計，在應用中，將輸入信號截短，得到的行向量X=x(n)與一個相同長度的正弦信號W=w(n)相乘積分，可得到向量X中含有正弦信號W的分量。所以，如果向量W的頻率等于失真度測量的各個頻率分量和它們的正交分量，則可以計算出輸入信號中包含第m次諧波的能量Em：
將式(2)值代人式(1)就可得到失真度值。
在工程測量中，被測信號的頻率往往未知，而DFT計算時是確定的頻率，所以應給W提供準確的頻率，而且W的頻率預測越準確，能量計算也越精確。
為了準確找到基頻，對采樣信號采用過零檢測法來測量頻率，為避免噪聲干擾，設置零幅度帶，每通過零幅度帶即為過零一次。被測信號頻率由fx=N／T得到，T為時間基準，N為T內(nèi)過零點數(shù)。過零檢測法測頻雖準確度較高，但是在標準的時間基準T中如10 ms、0.1 s、1 s等，由于被測信號與門控信號不可能同步鎖定，所以存在固有的±1量化誤差。本系統(tǒng)中如果選用1 s做時間基準的話，實時性不夠。因此綜合考慮實時性、存儲量、處理速度之間的關系，選擇T=0.1 s作為時間基準。這時±1誤差被擴大10倍，為±10 Hz。為解決±1量化誤差，使用以過零測頻為中心，固定帶寬(30 Hz)內(nèi)最大值能量搜索辦法(二分法)尋找基頻能量最大值，經(jīng)過5～7次迭代可得到準確的基頻。然后直接使用此基頻得到各次諧波的準確頻率，并將基頻和諧波頻率提供給W，使用DFT就可直接估計基頻和各高次諧波能量，完成失真度計算。
1.2仿真結果分析
使用MATLAB對上述算法進行仿真。設輸入信號基頻為1 kHz，并在±30 Hz范圍內(nèi)隨機變動，信噪比20 dB，采樣速率為44×103次采樣／s，計算到7次諧波能量，基頻能量二分法搜索帶寬為30 Hz。最大值搜索時，當能量變化小于0.1％時終止，序列運算長度1 024個采樣點，使用平方漢寧(Hanning)窗減少頻譜泄漏。按這些條件，對500次具有隨機頻偏和失真特性的輸入信號進行算法仿真。結果如圖1所示。
仿真結果表明，采用上述條件時，頻率計算誤差控制在1 Hz以下(見圖1(a))；失真度誤差能控制在1％以下(見圖1(b))。如果終止條件更嚴格，測量精度可以更高。通過仿真還發(fā)現(xiàn)，當基頻搜索時能量變化小于0.01％時終止，失真度測量誤差可小于0.1％(見圖1(d))。為使失真度算法更有效率，本系統(tǒng)采用能量變化小于0.1％時終止。
2數(shù)字失真度測量儀硬件結構
該系統(tǒng)硬件結構如圖2所示。測量儀主要由信號調(diào)理、低通濾波、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、主控制器AVR單片機(Atmega64L)、DSP(數(shù)字信號處理器)等模塊組成。
2.1信號調(diào)理和低通濾波模塊
信號調(diào)理和低通濾波的功能是對信號的幅度進行調(diào)理和濾波。信號的輸入范圍是不定的，小信號信噪比較低，大信號會引起A／D轉換器對信號進行限幅而失真，所以采用數(shù)控可變增益放大器對信號輸出電壓范圍進行調(diào)整，將信號的幅度控制在A／D轉換器的滿幅度附近。保證A／D轉換器采集到的波形數(shù)據(jù)最大值僅占A／D轉換器不失真輸入范圍的80％。低通濾波為20 kHz低通濾波器，其0.1 dB帶寬為18 kHz，能有效濾除高頻信號，同時保證較好的帶內(nèi)平坦度。
2.2數(shù)據(jù)采集模塊
作為測量儀器要得到高精度的測量結果，要求A／D轉換器的精度必須足夠高。系統(tǒng)采用了TI公司的24 bit工業(yè)A／D轉換器ADS1271，它可以得到低的漂移、極低的量化噪聲。經(jīng)ADS1271采樣后的數(shù)據(jù)由DOUT引腳串行輸出，與TMS320C6713的多通道緩沖串口McBSP直接相連。McBSP可支持字長為24 bit的數(shù)據(jù)，可直接接收A／D轉換器輸出的24 bit串行數(shù)據(jù)，并自動將接收數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)位調(diào)整為DSP需要的格式。A／D轉換器采樣速率為44×103次采樣／s。A／D轉換器的采樣脈沖信號由DSP的定時器提供。
2.3數(shù)據(jù)處理模塊
DSP模塊以TMS320C6713芯片為核心。該芯片是TI公司推出的一款高性能浮點DSP，內(nèi)核包含了8個功能單元，采用先進的VLIW(甚長指令字)結構，使得DSP在單周期內(nèi)能夠執(zhí)行多條指令。在225 MHz的時鐘頻率下，其最高執(zhí)行速度可以達到1350×106次浮點運算／s。它還集成了豐富的片內(nèi)外設單元，本系統(tǒng)主要用到的有HPI、EDMA和定時器。
主機接口為HPI，外部主機可以直接訪問內(nèi)部的存儲器和存儲器映像存儲器，TMS320C6713的HPI通過EDMA控制器實現(xiàn)對DSP存儲空間的訪問，本系統(tǒng)中Atmega64L是主機，可以直接配置TMS320C6713的EDMA定時器，節(jié)省TMS320C6713的查詢周期。ED-MA(增強型直接存儲器訪問)是C621x／C671x／C64x系列DSP特有的訪問方式，其啟動可以由內(nèi)部或外部事件觸發(fā)，本系統(tǒng)采用外部觸發(fā)。
2.4外圍設備
失真度測試系統(tǒng)的控制和結果顯示通過標準RS-232接口完成。因此該數(shù)字失真度測量儀可以作為一個獨立測量模塊集合在其他綜合測試儀中。
2.5控制模塊
主控制器使用Atmega64L單片機，完成系統(tǒng)的控制。DSP的處理結果由主控制器通過HPI接口獲得，并緩存在內(nèi)存中；當外部命令讀取測試結果時，再通過RS-232接口發(fā)送出去?？刂颇K還完成系統(tǒng)的低功耗控制、DSP運行模式等控制。
3軟件實現(xiàn)
圖3是TMS320C6713芯片的軟件流程圖。該芯片受Atmega64L控制。Atmega64L根據(jù)RS-232接口獲得指令，然后根據(jù)指令參數(shù)來控制儀器的運行。TMS320C6713可執(zhí)行兩種操作：一種是自動測量，首先對采集數(shù)據(jù)使用過零法粗測頻率，然后把粗測頻率作為參數(shù)傳遞給失真度測量程序，由失真度計算程序完成測量；另一種是定頻測量，把Atmega64L傳遞來的頻率參數(shù)直接傳遞給失真度測量程序完成失真度的測量，而不需要事先測量頻率。
失真度測量程序設有一個入口參數(shù)fmiddle，以此參數(shù)為中心頻率在帶寬30 Hz內(nèi)使用最大值搜索法找尋準確的基頻頻率并完成失真度計算，返回值是實際測量的基頻頻率、信號電平、失真度。
DSP處理完數(shù)據(jù)后，把測試結果緩存在內(nèi)存中，單片機根據(jù)指令通過HPI接口讀取測試結果。
4性能分析
測量速度是決定儀器實用性的重要因素。每計算一次失真度，基頻能量二分法最大值搜索時一般需要5～7次迭代，每次迭代含3次向量乘法(2次乘法，2次加法)，取10次迭代需要30次向量乘累加操作、生成30個W向量；剩余6次諧波計算需要6個W向量，合計36個W向量。
W向量的生成如果采用直接調(diào)用庫函數(shù)，運送量太大，而采用迭代方法實現(xiàn)的效率更高。由三角變換公式：
只需調(diào)用庫函數(shù)運算得到cos ωT，sin ωT這兩個基本函數(shù)值，就可得到整個W向量，每個點生成需4次乘法和2加法。因此系統(tǒng)采用1024點完成失真度計算一次共需：1024×4×36+1024×6×36=368 640次運算，對于1350×106條指令／s的DSP來說，耗時約0.3 ms。加上數(shù)據(jù)存儲，小運算量消耗時間，除去操作控制時間，總耗時控制在1 ms內(nèi)，能滿足實時要求。
實驗結果表明，頻率測量范圍為20 Hz～20 kHz，頻率誤差±1 Hz；經(jīng)校準后，電平測量范圍10mV～10 V，誤差±0.4 dB；失真度在頻率100 Hz～3 kHz區(qū)間，測量范圍-5 dB～-45 dB，測量誤差±0.2 dB。
5結束語
本文提出了一種基于DFT的失真度測量算法，并通過TMS320C6713實現(xiàn)了數(shù)字失真度測量儀。該失真度測量儀硬件設計簡單，易調(diào)試，測量結果準確，具有自動測量和選頻測量特性，不僅可作為單一失真度測量儀，還可作為失真度分析模塊與其他性能分析模塊通過標準總線相連，組成綜合測試儀，可避免重復設計，節(jié)約成本，應用前景廣泛。
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